从水和二氧化碳中提取合成气的光电化学(PEC)技术是实现循环碳经济的一个非常具有潜力的技术。然而，高过电位、低选择性和催化剂使用带来的高成本等问题极大限制这一可持续能源转换过程的发展。近日，剑桥大学的Erwin Reisner教授课题组通过将固定在碳纳米管上的钴卟啉催化剂与三阳离子混合卤代钙钛矿和BiVO₄光吸收剂集成，实现了可控的PEC合成气生产。分析在低催化剂负载下的最佳电极选择性发现，钙钛矿光电阴极在低至0.1 sun的光照强度下，在一天内可以保持选择性CO₂还原，这为在低太阳辐照度下最大化利用太阳光提供了一条新的途径。在1 sun的光照强度下，钙钛矿-BiVO₄串联电极可以连续三天保持无偏压生产合成气。该装置的太阳能-H₂和太阳能-CO转换效率分别为0.06%和0.02%，并且可以作为独立的人工树叶在中性pH溶液中使用。该工作为高选择性、低成本的光电化学合成气的生产提供了一种新的思路。

Virgil Andrei, Bertrand Reuillard, Erwin Reisner. Bias-free solar syngas production by integrating a molecular cobalt catalyst with perovskite–BiVO₄ tandems. Nature Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41563-019-0501-6

https://doi.org/10.1038/s41563-019-0501-6